Cristalização assistida por destilação por membranas aplicada ao reuso de água: comparação com outros métodos de reuso, análise do processo e projeto hierárquico de processo.

No presente trabalho foram avaliados processos alternativos de dessalinização visando a recuperação e reuso da água contida em salmouras concentradas, sendo o processo de cristalização assistida por destilação por membranas (MDC) investigado com profundidade. Foi desenvolvido um modelo diferencial para o processo de destilação por membranas por contato direto (DCMD), contemplando métodos termodinâmicos rigorosos para sistemas aquosos de eletrólitos fortes, bem como mecanismos de transferência de calor e massa e efeitos de polarização de temperatura e concentração característicos deste processo de separação. Com base em simulações realizadas a partir do modelo matemático assim desenvolvido, foram investigados os principais parâmetros que influenciam o projeto de um módulo de membranas para DCMD. O modelo foi posteriormente estendido com equações de balanço de massa e energia adicionais para incluir a operação de cristalização e desta forma representar o processo de MDC. De posse dos resultados das simulações e do modelo estendido, foi desenvolvido um método hierárquico para o projeto de processos de MDC, com o objetivo de conferir características de rastreabilidade e repetibilidade a esta atividade. Ainda a partir do modelo MDC foram discutidos aspectos importantes em MDC como a possibilidade de nucleação e crescimento de cristais sobre a superfície das membranas, bem como o comportamento do processo com sais com diferentes características de solubilidade e largura da zona metaestável. Verificou-se que para sais cuja solubilidade varia muito pouco com a temperatura e que possuem zona metaestável com pequena largura, caso do NaCl, a operação com resfriamento no cristalizador não é viável pois aumenta excessivamente o consumo energético do processo, sendo nesses casos preferível a operação \"isotérmica\" - sem resfriamento no cristalizador - e o convívio com a possibilidade de nucleação no interior do módulo. No extremo oposto, observou-se que para sais com grande variabilidade da solubilidade com a temperatura, um pequeno resfriamento no cristalizador é suficiente para garantir condições de subsaturação no interior do módulo, sem grande ônus energético para o processo. No caso de sais com pequena variabilidade da solubilidade com a temperatura, mas com largura da zona metaestável elevada, existe certo ônus energético para a operação com resfriamento do cristalizador, porém não tão acentuado como no caso de sais com zona metaestável estreita. Foi proposto um fluxograma alternativo para o processo de MDC, onde foi introduzido um circuito de pré-concentração da alimentação antes do circuito de cristalização, para o caso de alimentação com soluções muito diluídas. Este esquema proporcionou um aumento do fluxo permeado global do processo e consequentemente uma redução na área total de membrana requerida. Verificou-se que através do processo com préconcentração da alimentação de 5% até 10% em massa - no caso de dessalinização de uma solução de NaCl - foi possível reduzir-se a área total da membrana em 27,1% e o consumo energético específico do processo em 10,6%, quando comparado ao processo sem pré-concentração. Foram desenvolvidas ferramentas úteis para o projeto de processos de dessalinização por MDC em escala industrial.

Análise de incertezas do modelo de teores associado aos investimentos de pesquisa de longo prazo

Os empreendimentos de mineração comumente demandam grande quantidade de investimentos financeiros e, na maioria das vezes, longos períodos de implantação, o que os torna altamente sujeitos a diversas fontes de incertezas. Tais incertezas comumente tendem a diminuir conforme a evolução do projeto. O objetivo deste estudo é correlacionar as incertezas associadas ao modelo de teores de cobre do depósito Sequeirinho com o volume de investimentos realizados ao longo de distintas fases da pesquisa geológica. Este depósito insere-se no contexto do Complexo de Mineração Sossego, localizado no município de Canaã dos Carajás (PA). Primeiramente, foram realizadas 100 simulações para cada domínio litológico em cada campanha de sondagem (pré-1998, 1999, 2000, 2002 e 2003) a partir do método de simulação sequencial gaussiana condicionada aos dados amostrais, totalizando 1.400 possíveis cenários. Para a avaliação das incertezas foram calculados três índices: variância condicional, coeficiente de variação condicional e intervalo interquartil. Por fim, a avaliação dos investimentos foi elaborada a partir dos custos estimados para o desenvolvimento de sondagens e análises químicas. Desde a campanha pré-1998, houve uma tendência de os teores médios do depósito aproximarem-se dos prováveis valores reais observados nas fases finais da pesquisa. No ano de 2000 ocorreu o maior investimento (cerca de 28 milhões de Reais) e a redução das incertezas atingiu o patamar de 15%. Os investimentos desenvolvidos em sondagens posteriores à campanha de 2000 foram da ordem de 9 milhões de Reais (cerca de 12 mil metros de sondagem), porém, não foram constatadas reduções significativas das incertezas. Este investimento seria melhor aproveitado caso fosse redirecionado a novas áreas de prospecção. Além do montante financeiro necessário para a redução das incertezas, foco deste estudo, as variações na interpretação geológica e a locação dos furos de sondagem são variáveis importantes na análise de incertezas associadas aos investimentos em pesquisa geológica.

Projeto e testes de uma churrasqueira a etanol com queimadores infravermelhos.

Atualmente, há poucas aplicações de uso de combustíveis renováveis em queimadores, apesar de representarem grande parte do consumo de energia primária. O etanol se apresenta como uma alternativa com grande potencial para substituição de combustíveis não-renováveis em queimadores no Brasil. Tendo em vista este potencial, foi realizado um estudo de possíveis aplicações de queimadores a etanol, com potência inferior a 50 kW, do ponto de vista ambiental, econômico e tecnológico. Foi selecionada uma churrasqueira como a aplicação mais viável. Tendo em vista a necessidade de troca de calor por radiação, foram selecionados queimadores porosos infravermelhos em conjunto com bicos pulverizadores. Durante os testes, a combustão incompleta com gotejamento de combustível se mostrou um problema freqüente. Foi construída uma série de protótipos até se chegar a uma solução final do problema. Este protótipo final, com itens de baixo custo, foi testado avaliando-se potência e emissões, apresentando performance adequada. Foram também estabelecidas diretrizes para desenvolvimento de um produto.